|
| |
|
Главная -> Экология
Что происходит с атомной энергет. Переработка и вывоз строительного мусораРаботы по развитию водородной энергетики ведут в настоящее время большинство индустриальных стран мира, включая США, страны ЕС, Японию, Канаду и новые индустриальные страны, а также Россия и Китай. 2.1. Водородная программа США По прогнозам экспертов США, спрос на нефть на внутреннем рынке этой страны должен увеличиться к 2025 году примерно на 50%. Одновременно возрастет зависимость от импорта: если в настоящее время за счет покупаемой за рубежом нефти удовлетворяется 55% внутренних потребностей американской экономики, то к 2025 году этот показатель превысит 68%. Серьезное беспокойство по этому поводу заставляет правительство США ежегодно направлять на реализацию программ в области водородной энергетики около 300 млн долларов. В 2003 году президент США Буш провозгласил «Инициативу в области водородного топлива», задача которой заключается в ускорении необходимых исследований и разработок по созданию и демонстрации возможностей новых технологий. Программа предусматривает выделение в течение пяти лет (2004—2008 годы) на работы в области водородной энергетики в общей сложности 1,2 млрд долларов, из которых 720 млн предназначено на проведение научных исследований и разработок. Президентская инициатива призвана способствовать принятию частным сектором решений о коммерциализации и выводу на рынок технологий водородного топлива к 2015 году и получению ощутимых результатов по замещению нефти и ослаблению вредного воздействия на окружающую среду после 2030 года. В рамках этой инициативы поставлена, в частности, цель оказать американской промышленности помощь в разработке к 2015 году практичных, отвечающих критерию стоимость — эффективность технологий для автомобильной промышленности. Бюджетные расходы за 2004—2006 годы представлены в табл. 2. Обращает на себя внимание планируемое значительное увеличение в 2006 году расходов на ядерную водородную инициативу, которая нацелена на изучение ядерных технологий производства водорода. Работы по водородной энергетике (в том числе по направлениям, не включенным в вышеупомянутую президентскую инициативу) планируют, организуют и финансируют девять федеральных министерств, включая Министерство обороны. Большинство из них курируется различными управлениями федеральных министерств энергетики и транспорта. Для согласования этих усилий создана межведомственная рабочая группа под руководством Управления по научно-технологической политике при президенте США. Эта группа выполняет ряд координирующих функций, в частности определяет ключевые направления межведомственных действий и создает команды для выработки Таблица 2 Бюджетные расходы США, связанные с реализацией президентской программы «Инициатива в области водородного топлива» и осуществления десятилетнего плана межведомственной координации. Министерство энергетики ведет активную работу по разъяснению политики правительства в рассматриваемом направлении частному сектору и различным общественным организациям. Совместно с ними оно разработало и представило 12 ноября 2002 года долгосрочное национальное видение перехода к водородной экономике, получившее название National Hydrogen Energy Technology Roadmap, где определены необходимые для этого меры по проведению научных исследований, разработок и демонстраций, обеспечению параллельного развития норм, правил и стандартов, позволяющих интегрировать новые технологии в коммерческие энергетические системы, и осуществлению программ обучения руководителей местных органов власти, от которых в конечном итоге зависит судьба новых технологий. В феврале 2004 года Министерство энергетики США опубликовало интегрированный план проведения НИОКР и демонстраций в области водородной энергетики (Hydrogen Posture Plan), который охватывает проблемы производства водорода, формирования необходимой инфраструктуры (включая доставку и хранение водорода) и производства топливных элементов для стационарных и транспортных приложений. Этот план предполагает полный переход к водородной энергетике к 2030—2040 годам за четыре основных этапа (схема 3). Этап I (Technology Development Phase) предусматривает проведение исследований и отработку технологий c учетом требований потребителей и реализацию деловых кейсов, способствующих принятию решений о коммерциализации. Этап II (Initial Market Penetration Phase) связан с началом коммерциализации переносных и стационарных энергетических систем или транспортных средств и началом инвестирования в формирование инфраструктуры при политической поддержке со стороны правительства. На этапе III (Infrastructure Investment Phase) водородные энергетические и транспортные системы становятся коммерчески доступными. Кроме того, реализуется ряд коммерческих инфраструктурных проектов. В ходе этапа IV (Fully Developed Market and Infrastructure Phase) водородные энергетические и транспортные системы становятся коммерчески доступными во всех регионах страны, сформирована национальная инфраструктура водородной энергетики. В силу высокой неопределенности с получением необходимых результатов на стадии НИОКР этап принятия решения о коммерциализации новых технологий Схема 3 График этапов перехода к водородной энергетике в США Этапы перехода (фазы): I — отработки технологий; II — первичного выхода на рынок; III — инвестиций в инфраструктуру; IV — построения развитой инфраструктуры и зрелого рынка предшествует на показанной схеме этапу инвестирования в развитие инфраструктуры. В соответствии с планом Министерства энергетики федеральное правительство будет играть ключевую роль в освоении новых технологий в краткосрочной перспективе, пока они находятся в стадии разработки и демонстрации на относительно узких рынках. В среднесрочной перспективе федеральное правительство возьмет на себя функции по ранней адаптации новых технологий и выработке политики, которая будет способствовать развитию возможностей промышленности по обеспечению поставок на рынок значительных объемов водородного топлива. Роль промышленности в освоении новых водородных технологий на более поздних этапах начнет постепенно становиться доминирующей. Основными ключевыми ориентирами, достижение которых необходимо для построения водородной экономики, по оценке Министерства энергетики, служат: • создание систем хранения водорода для автомобиля, вес которых не превышает 9% от общего веса, а запасы топлива обеспечивают без перезаправки пробег не менее 300 миль; • производство водорода из природного газа или жидкого топлива по цене 1,5 доллара за галлон в бензиновом эквиваленте; • создание автомобильных топливных элементов на основе полимерных электролитных мембран, которые вырабатывают энергию по удельной цене 30—45 долларов на киловатт и гарантируют 5000 часов работы без дополнительного обслуживания; • создание не дающих выбросов углерода предприятий по производству водорода из угля по себестоимости 0,80 доллара и цене поставки 1,8 доллара за галлон в бензиновом эквиваленте; • разработка технологии доставки водорода по цене 1 доллар за галлон в бензиновом эквиваленте. За период с 2002 по 2004 год себестоимость топливных элементов уменьшилась на 38%. Для обеспечения конкурентоспособности топливных элементов с двигателями внутреннего сгорания необходимо снизить этот показатель еще в четыре раза. Для обеспечения скорейшего получения необходимых результатов в США ведется работа по формированию двух партнерств Министерства энергетики с промышленностью: FreedomCAR по созданию автомобилей на водородном топливе и SECA (Solid State Energy Conversion Alliance) по созданию твердоокисных (solid oxide) топливных элементов. Более подробные сведения об организации работ по водородной энергетике в США представлены в 2.2. Европейская программа водородной энергетики Значительный интерес к развитию водородной энергетики проявляется в последние годы в странах ЕС. Это во многом связано с отсутствием у них значительных собственных запасов энергоресурсов, необходимых для обеспечения экономического роста. По словам бывшего президента Европейской комиссии Р. Проди, зависимость стран региона от импорта нефти в настоящее время составляет уже около 50%, а к 2025 году увеличится до 70%, что препятствует реализации целей устойчивого развития. В этой связи ставится задача обеспечить к 2050 году построение интегрированной водородной экономики, основанной на использовании возобновляемых источников энергии. Перспективы водородной энергетики привлекли внимание ЕС еще в 1988 году, когда на проведение исследований в данной области из общего бюджета впервые было выделено 8 млн евро сроком на четыре года. Однако до начала 2004 года, по мнению Р. Проди, в Европе отсутствовал скоординированный технологический подход в данной области, что вело к неэффективному использованию ограниченных государственных и частных ресурсов. Успешно решить поставленную задачу, по мнению европейских политиков, можно только путем объединения государственных и частных ресурсов стран региона и достижения четкой координации их использования. Для этого необходимо европейское партнерство по строительству водородной экономики. Первое заседание участников новой программы, которая получила название Европейской технологической платформы в области водородной энергетики и топливных элементов (European hydrogen and fuel cell technology platform), состоялось 20—21 января 2004 года в Брюсселе. Основная цель этой программы — разработать стратегию перехода ЕС от использования ископаемых топливных ресурсов к водородной экономике, которая позволит обеспечить Европе энергетическую безопасность, приемлемое качество воздушной среды и необходимые меры защиты на случай прогнозируемых климатических изменений. Более конкретная цель связана с превращением ЕС в ведущего игрока на мировом рынке водородных технологий. Подробное описание программы представлено в приложениях 1 и 2. В табл. 3 приводятся основные результаты, которые ожидаются от реализации программы ЕС в среднесрочной перспективе. В настоящее время основная часть исследований, курируемых Европейской технологической платформой, финансируется через 6=ю Европейскую рамочную программу научных исследований (Framework=6), которая рассчитана на период 2002—2006 годов. В рамках первого конкурса проектов получили поддержку 10 контрактов Таблица 3 Прогнозируемый уровень развития водородных технологий и топливных элементов в странах ЕС к 2020 году HFP DS REPORT SECOND Draft. - P.6/102 стоимостью 62 млн евро на развитие водородных технологий и 6 контрактов стоимостью 30 млн евро на разработку водородных топливных элементов. Такой же объем средств на осуществление этих проектов предоставляют частные компании. Ожидается, что в 2004—2005 годах ЕС выделит на паритетной основе еще 150 млн евро по результатам второго конкурса проектов. Таким образом, с учетом вклада со стороны исполнителей бюджет второго транша составит 300 млн евро. По мнению некоторых европейских экспертов, в ближайшее время работа HFP будет сосредоточена на том, чтобы обеспечить весомый статус и финансирование работ в области водородной энергетики в формируемой 7=й Рамочной программе ЕС. Заметную роль в развитии рассматриваемого направления в Европе в ближайшие 10 лет может сыграть созданная в ноябре 2003 года программа «Быстрый старт» (Quick Start Programme), которая является частью Европейской инициативы по обеспечению экономического роста (European Initiative for Growth). Целью этой программы является осуществление инвестиционных проектов по развитию европейской инфраструктуры, предпринимательских сетей и знаний путем содействия созданию государственно-частных партнерств в кооперации с правительствами разных стран, промышленностью, научным сообществом, Европейским инвестиционным банком и другими заинтересованными структурами. Программа предусматривает формирование сроком на 10 лет двух партнерств по проведению исследований, разработок, демонстрации результатов и развертыванию водородной энергетики. Первое из них может быть направлено на осуществление полномасштабных испытаний и строительство демонстрационных установок, способных производить водород и электричество в промышленных масштабах. Второе — на проведение НИОКР по изучению возможностей создания, уровня безопасности и экономической целесообразности построения «сообществ водородной энергетики» — «водородных поселков». В настоящее время общий бюджет этих рассчитанных на 10 лет проектов оценивается в 1,3 и 1,5 млрд евро соответственно. 2.3. Долгосрочные прогнозы развития водородной энергетики О ставках в борьбе за лидерство на мировом рынке новых технологий свидетельствует опубликованный в 2002 году прогноз Pricewaterhouse Coopers, согласно которому глобальный спрос на все виды водородных топливных элементов (для стационарных и переносных приложений, а также для применения на транспорте) достигнет 46 млрд долларов в год к 2011 году и 2,5 трлн долларов к 2021 году [6]. Принимая во внимание вероятность того, что энергетика пойдет по качественно новому пути развития, специалисты Международного института прикладного системного анализа в Австрии и Токийской энергетической компании модифицировали разработанную ранее и получившую широкую известность долгосрочную модель развития энергетики для оценки последствий широкого распространения водородного топлива. Результаты этих исследований были опубликованы в 2002 году еще до появления крупномасштабных программ США и ЕС в области водородной энергетики. В качестве базового был выбран сценарий В1=Н2, ориентированный на постепенное сокращение использования в глобальных масштабах традиционных ископаемых энергоресурсов. Последние по сценарию сохранят свою доминирующую роль в качестве первичных источников энергии вплоть до 2050 года, однако за это время произойдет структурный сдвиг от нефти и угля в сторону газа. Природный газ станет в свою очередь промежуточным звеном при переходе во второй половине XXI века к глобальной энергетической системе нового типа, использующей альтернативные источники. В этот период ожидаются значительные структурные изменения, связанные с распространением возобновляемых источников энергии, в особенности биомассы, и децентрализацией энергетической системы. Энергоемкость единицы ВВП будет снижаться ускоренным образом, поскольку в экономике начнется сдвиг к менее энергоемким и материалоемким видам деятельности, получат широкое распространение улучшенные и более эффективные технологии. На глобальном уровне энергоемкость конечного потребления энергии (final energy intensity) на отрезке времени с 1990 по 2100 год будет снижаться по прогнозу в среднем со скоростью 2% в год. По сравнению с традиционными энергоносителями водород имеет два явно выраженных преимущества. Во-первых, он является экологически чистым источником энергии, во-вторых, его запасы в природе практически неисчерпаемы. На графике 1 приведены основные источники водорода для использования в промышленных целях в перспективе до 2100 года. Лидирующую роль в обозримой перспективе будут играть переработка природного газа и газификация биомассы. Последний источник станет в завершающем десятилетии XXI века наиболее важным в глобальном масштабе. Существенный вклад в получение водорода внесут также технологии солнечной термальной энергии и в меньших масштабах газификации угля. Значительно уступят в значении высокотемпературные ядерные реакторы и электролиз. Глобальное производство водорода достигнет своего пика (330 EJ в год) в 2080 году и затем пойдет на спад. Согласно сценарию В1-Н2, производство электроэнергии отойдет в значительной мере от традиционных технологий, основанных на использовании ископаемых источников энергии, в сторону альтернативных технологий. Этот переход будет способствовать обеспечению целей устойчивого развития электрогенерирующих систем. К концу XXI века водородные топливные элементы, ядерные энергетические установки и возобновляемые источники станут основными поставщиками электроэнергии, в то время как электростанции на угольном топливе или нефти полностью утратят свое значение. Единственным видом ископаемого топлива, который сохранит свое место, останется природный газ, однако его удельный вес будет существенно ниже, чем у новых альтернативных источников. На графике 2 представлены доли различных генерирующих технологий в глобальном производстве электроэнергии к 2020, 2050 и 2100 годам. Переход на новые виды топлива будет иметь существенное значение для организации энергетики. На смену мощным электростанциям придут маломасштабные генерирующие системы, которые будут создаваться вблизи потребителей электроэнергии. К концу XXI века децентрализованные системы, основанные главным образом на использовании водородных топливных элементов и преобразователях солнечной энергии, будут обеспечивать почти половину потребностей рынка в электроэнергии. Доля водородных топливных элементов к 2100 году достигнет 38%. На протяжении всего столетия, согласно принятому сценарию, будет происходить сдвиг в конечном потреблении энергии в сторону более экологически чистых, гибких и удобных для потребителей энергоносителей (график 3). График 2 Удельный вес различных генерирующих технологий в глобальном производстве электроэнергии Твердые топлива, такие как уголь и биомасса, будут вытеснены с рынка конечных источников энергии. Доля превалирующих сегодня на этом рынке нефтепродуктов существенно сократится. Доминирующую роль в конечном потреблении будут играть электричество и водород. Последний к концу XXI века станет главным конечным энергоносителем, доля которого достигнет 49%. Ожидаемым изменениям будет способствовать развитие технологии топливных элементов. Они станут играть ключевую роль на транспорте (где начнут вытеснять превалирующие сегодня двигатели внутреннего сгорания), в ключевых промышленных нишах, в быту и бизнесе. На графике 4 показана ожидаемая по сценарию В1-Н2 глобальная динамика рынка топливных элементов по сравнению с другими технологиями на транспорте. Как видно из графика, агрегированная доля топливных элементов превысит 51% в 2050 году и вырастет к 2100 году до 71%. Основное место среди них будут составлять водородные топливные элементы, однако важное дополнение к ним составят топливные элементы на спирту. Столь широкое распространение топливных элементов будет иметь важные последствия не только в энергетике и на транспорте, но и в других секторах экономики. Однако для этого необходимо преодолеть ряд проблем, связанных с их хранением, транспортировкой и созданием необходимой для этого инфраструктуры. Одной из них являются риски применения водородных топливных элементов в быту и на транспорте. Другим важным следствием перехода на водородные топливные элементы является снижение выбросов углерода. Об этом свидетельствует, в частности, сравнение сценария В1-Н2 с построенным в 2000 году сценарием В2, основанным на традиционных предположениях о влиянии технологического прогресса в модели Международного института прикладного системного анализа. Как следует из графика 5, в традиционной модели эмиссия углерода от использования энергии и промышленного производства увеличивается с 6,2 Гт углерода в 1990 году до 14,2 Гт углерода в 2100-м. В сценарии В1-Н2 пик выбросов углерода — 10,5 Гт — достигается к 2040 году и затем снижается к 2100 году до уровня 5,5 Гт, что даже ниже, чем в 1990-м. График 3 Доля различных источников энергии в конечном потреблении На основании полученных оценок авторы прогноза приходят к выводу, что развитие водородной энергетики может принести важные и глубокие изменения в функционирование современных энергетических рынков и привычные методы ведения бизнеса. Наиболее чувствительными к этим изменениям являются рынки генерируемой электроэнергии и транспорта. Здесь ожидается появление новых продуктов, стандартов сервиса, партнерств в области инновационного бизнеса и пр. Однако для осуществления крупномасштабной трансформации глобальной энергетической системы, что в результате приведет к чистому с точки зрения окружающей среды и устойчивому будущему человечества, сегодня необходимы усилия в большом числе областей знаний и заинтересованное участие многих социальных групп и государств. Прежде всего необходима комбинация согласованных мер государственной График 4 Рост доли водородных топливных элементов на транспорте График 5 Два сценария динамики глобальных выбросов поддержки и инициатив бизнеса, направленных на стимулирование роста водородной энергетики
Мария Игнатова Два события начала этого года заставили мир внимательнее присмотреться к атомной энергетике. Российско-украинский газовый конфликт привел к тому, что страны-потребители газа срочно задумались об альтернативных поставках, а требующий права на атомную энергетику Иран поднял этот вопрос на самый высокий уровень. Мы так привыкли следить за колебаниями цен на нефть и газ, что для многих может оказаться открытием, что эти два вида топлива занимают последние строчки в рейтинге мировых источников энергетики. На их долю приходится всего 10% и 15% потребления, в то время как атомная промышленность с 16% держится на третьем месте после угольной (39%) и гидро (19%). Расклад сил на мировом рынке Сейчас 440 атомных реакторов в 31 стране мира вместе производят около 370 ГВт электроэнергии. Это почти в два раза больше, чем все производство электро- и тепловой энергии в России. Исследовательские реакторы есть в 56 странах мира, и официально считается, что только восемь стран (США, Россия, Великобритания, Франция, Китай, Индия, Пакистан и Северная Корея) обладают ядерным оружием. Литва - самая ядерная страна в мире Обладает атомным оружием и Израиль, но официально еврейское государство об этом не заявляет. В свое время близка к созданию ядерного оружия была и ЮАР, но Претория добровольно отказалась от ядерной программы. Самая ядерная страна сегодня - Литва: 80% ее энергетики обеспечивается за счет расщепления атома. Но если в бывшей советской республике просто не нашлось других сильных производств, то настоящий лидер индустрии - Франция. Французы вырабатывают на АЭС 78% своей энергии и являются самыми крупными ее экспортерами. Основные игроки на рынке природного урана, который превращают в топливо для АЭС, - Канада, Австралия, Южная Африка, Казахстан. Россия уран практически не добывает, но частично получает его в результате программы по утилизации боеголовок. В обогащении урана лидеры - Россия ( Техснабэкспорт ), американская USEC, французская AREVA и англо-немецкая Urenco. Россия также занимает пятую часть рынка твэлов - тепловыделяющих элементов для реакторов, а в дизайне реакторов, кроме России, зарекомендовали себя американские General Electric, Westinghouse и немецко-французский Siemens-Framatom. А не заняться ли нам атомом? Об альтернативных нефти и газу источниках энергии вспоминают лишь в период высоких цен на традиционное топливо и при перебоях с поставками. Поэтому когда в начале этого года поставки российского газа через Украину были ограничены, о развитии атомной энергетики заговорили как о лекарстве от зависимости от России. Британия собирается развивать атомную энергетику Украина, например, не просто хочет добавить четыре-пять энергоблоков к действующим на ее территории 15-ти, но и подумывает о замкнутом цикле обработки ядерного топлива. О необходимости строительства атомной станции заявила даже Белоруссия. Великобритания склонялась к развитию атомной энергетики еще до новогоднего демарша России. Но в свете последних заявлений Газпрома о том, что к 2015 году он собирается занять 20% английского рынка газа, чиновники могут начать форсировать этот вопрос. Лишь Германия - основной покупатель российского газа - пока непоколебима. Несколько лет назад страна приняла решение свернуть ядерную программу. Несмотря на требования ряда немецких компаний, включая Energie Baden-Wuerttemberg пересмотреть ядерную паузу , министр по охране окружающей среды Германии Сигмар Габриэль заявил, что этому не бывать. Более сложная ситуация в Швеции. Еще в 1997 году страна приняла акт, позволяющий правительству закрывать АЭС, компенсируя расходы владельцам станций. С тех пор правительство и компании находятся в противостоянии, которое не помешало властям закрыть один из реакторов в мае 2005 года. Основные доводы против атомной энергетики - сомнения относительно ее безопасности, проблема утилизации ядерных отходов, а также угроза распространения атомного оружия. При этом нежелание населения соглашаться на размещение этого производства у себя под боком - главный фактор, сдерживающий развитие этого типа энергетики. Атомный бум Британия в атомном вопросе может обратиться к опыту Финляндии Зато Финляндия, наоборот, собирается расширить свои мощности. Есть такие планы и у Швейцарии, Испании и США. Россия за счет реконструкции и строительства новых реакторов планирует увеличить к 2020 году свои мощности в два с половиной раза до 50 ГВт с нынешних 21ГВт. Южная Корея и Китай собираются построить по восемь новых реакторов, Япония - 12. Задумывается о первом совместном предприятии и Вьетнам. Египет и Турция уже подобрали места для строительства АЭС, но затем Турция отложила этот проект на неопределенное время. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), именно развивающаяся Азия даст значительный прирост атомной энергетике, за 10 лет увеличив свою долю на этом рынке с 5 до 8%. Цена вопроса Экономическая целесообразность строительства АЭС в той или иной стране зависит от стоимости добычи ископаемого топлива. Богатой углем Австралии атомные станции не нужны В Австралии, например, нет атомных станций. Да и к чему это стране-ведущему поставщику угля на мировой рынок? Но когда вопрос доходит до выбросов в атмосферу от сжигаемого угля, тут уже другое дело. Наименьшее количество выбросов в атмосферу углекислого газа - еще один козырь, который используют сторонники атомной энергетики. В целом затраты на выработку электроэнергии из ядерного топлива меньше, чем из традиционного. По данным Международного агентства по атомной энергетике, в среднем на производство 1МВт электроэнергии из атомного топлива уходит около 21-31 долларов, из угля - 25-50 долларов, из газа - 37-60 долларов. Расходы на утилизацию отходов учитываются в этой цене на срок действия реактора, однако даже после его отработки их придется хранить еще не одну сотню лет. Основным критическим моментом в экономике АЭС всегда были высокие расходы на их строительство. Впрочем, Всемирная атомная ассоциация уверяет, что в последнее время конструкционные расходы сильно сократились за счет стандартизации дизайна, новых технологий и уменьшения сроков строительства. Что ждать от атома МАГАТЭ: последствия Чернобыля были переоценены Несмотря на трагические последствия Чернобыля, будущее энергетики, по-видимому, напрямую будет зависеть от развития атомной промышленности. Недавний опрос, проведенный компанией Deloitte & Touche, свидетельствует о том, что 62% населения Великобритании поддерживает планы по развитию атомной энергетики, а в Швеции - 80%. По подсчетам Международного энергетического агентства до 2030 года страны мира потратят более 200 млрд. долларов на развитие атомной энергетики, а МАГАТЭ уверено, что уже к 2020 году на долю атома будет приходиться 17% производимой в мире энергии. В прошлом году МАГАТЭ опубликовало доклад, в котором заявило, что последствия чернобыльской аварии были переоценены: по мнению специалистов, в результате трагедии могло погибнуть не более 4 тысяч человек, зоны радиоактивного контроля должны быть уменьшены, а проблемы безопасности и коррупции в странах бывшего СССР создают большую угрозу, чем радиационное облучение. Однако экологи и организации, представляющие интересы пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС, с этими выводами не соглашаются.
2. Глава_8. Рынок бытовых и промышленных сче. Украина берет курс на энергосбер. Глава 4. Главная -> Экология 
|